二硫化钼电极材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2017-05-08 16:03

  本文关键词：二硫化钼电极材料的制备及电化学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前商业化的锂离子电池负极是碳材料，由于嵌锂电位与锂沉积电位相近，容易产生锂枝晶、理论容量不高、快速充放电性能差等缺点，无法满足快速发展的社会对高容量、快速充放电、循环性能好的锂电材料的需求。二硫化钼是一种具有类石墨烯结构的层状化合物，其各层之间通过范德华力相互作用，有利于锂离子的嵌入，而且能为锂离子嵌入提供较多的空间。同时，二硫化钼自然资源充足，作为锂离子电池负极时具有较高的比容量，，关于其结构和形貌对电化学性能的影响的研究已经成为热点。本文通过X射线衍射，扫描电子显微镜，透射电子显微镜，拉曼测试，充放电测试、循环伏安测试以及交流阻抗测试等测试手段从组成、形貌、微观结构锂离子电池性能方面对二硫化钼进行了深入的研究。 本文采用水热溶剂热法，通过对水热温度，钼源和硫源，反应溶剂，表面活性剂等工艺条件进行调节，最终制备出由纳米片组装成的花状二硫化钼，并对其进行了相关电化学性能测试，表现出较高的容量。在50mA/g的电流密度下，电池的初始放电容量能达到1000mAh/g以上，50次循环以后仍能保持220mAh/g，电池的容量较高。电池容量的提高可能与二硫化钼的花状相貌有关，纳米片之间的有机组合，不仅增大了电极与电解质的接触面积，而且提供了更多的嵌锂空间，还能有效缩短了锂离子的迁移路径，有助于锂离子的嵌入。 由纳米片组装成的花状二硫化钼尽管容量较高，但循环性能较差，容量衰减比较快。本文通过水热法合成制备了二硫化钼与石墨烯的复合材料，考察了复合对锂离子电池性能的影响。研究结果表明，超声对前驱体的分散效果较好，经水热同步还原合成的复合材料，电化学性能得到了明显的提高，不仅循环稳定性得到了增强，而且电池的容量也得到提高。在高电流密度200mA/g下，电池循环20次仍能达到735mAh/g，电池的初始放电容量为900mAh/g以上，在相同条件下二硫化钼的容量为466mAh/g。复合材料电化学性能的提高与石墨烯的优异性能有关，在充分利用二硫化钼较高比容量的基础上，通过复合石墨烯增强了结构稳定性，提高了材料的电导性，从而增强了其电化学性能。
【关键词】：二硫化钼 水热法 锂离子电池 石墨烯
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM912;TQ136.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 锂离子电池10-14
• 1.2.1 锂离子电池负极研究现状12-14
• 1.3 二硫化钼及石墨烯材料14-23
• 1.3.1 二硫化钼的结构与应用14-16
• 1.3.2 二硫化钼的合成方法16-18
• 1.3.3 不同形貌二硫化钼的制备18-20
• 1.3.4 二硫化钼的复合20-21
• 1.3.5 石墨烯的研究进展21-23
• 1.4 研究目的和研究内容23-25
• 1.4.1 研究目的23
• 1.4.2 研究内容23-25
• 第2章 材料及试验方法25-31
• 2.1 实验原料及仪器设备25-26
• 2.2 材料的制备26-27
• 2.2.1 水热法合成二硫化钼26-27
• 2.2.2 二硫化钼-石墨烯复合材料的水热合成27
• 2.3 电池的组装27-28
• 2.4 电极材料的表征与测试28-31
• 2.4.1 X 射线衍射（XRD）28
• 2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）28-29
• 2.4.3 透射电子显微镜（TEM）29
• 2.4.4 充放电测试29
• 2.4.5 循环伏安测试29-30
• 2.4.6 交流阻抗测试30-31
• 第3章 二硫化钼的可控合成及电化学性能研究31-50
• 3.1 引言31-32
• 3.2 水热合成花状二硫化钼32-48
• 3.2.1 水热温度的确定32-34
• 3.2.2 水热硫源、钼源的确定34-35
• 3.2.3 水热溶剂的确定35-41
• 3.2.4 水热表面活性剂的确定41-48
• 3.3 反应原理48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 MoS_2-G 的制备和性能研究50-59
• 4.1 引言50
• 4.2 MoS_2-G 的制备50-53
• 4.3 MoS_2-G 的电化学性能测试53-57
• 4.4 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果65-67
• 致谢67

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